3. Επιμέρους στοιχεία του συστήματος

Η PostgreSQL είναι ένα αντικείμενο-σχεσιακό σύστημα διαχείρισης βάσεων δεδομένων (object-relational database management system - ORDBMS). Είναι ελεύθερο και ανοικτού κώδικα λογισμικό και δεν αναπτύσσεται από μία μόνο εταιρία αλλά από μία παγκόσμια κοινότητα χρηστών, εταιριών και ιδρυμάτων. Η PostgreSQL υποστηρίζει λειτουργίες όπως συναρτήσεις, δείκτες (B+-tree, hash, GiST και GiN), σκανδαλιστές, κανόνες, ένα ευρύ φάσμα από προκαθορισμένους και ορισμένους από τον χρήστη τύπους δεδομένων και αντικείμενα. Επιπλέον υποστηρίζονται λειτουργίες κληρονομικότητας χαρακτηριστικών πινάκων, περιορισμοί, όψεις, συναλλαγές, λειτουργίες κρυπτογράφησης, αποθήκευσης μεγάλων αντικειμένων κ.α.

Όπως οι περισσότερες βάσεις δεδομένων ή PostgreSQL υποστηρίζει την χρήση της SQL για την σύνταξη ερωτημάτων. Οι περιορισμένες δυνατότητες που παρέχει η γλώσσα SQL σε βασικά στοιχεία ελέγχου έχει οδηγήσει στην ενσωμάτωση ποιο σύνθετων γλωσσών. Τέτοιες είναι: Η διαδικαστική γλώσσα PL/pgSQL που είναι εξ’ ορισμού ενσωματωμένη στην PostgreSQL και είναι αντίστοιχη της γλώσσας PL/SQL που χρησιμοποιείται στο εμπορικό σύστημα διαχείρισης βάσεων δεδομένων Oracle Οι γλώσσες (scripting languages) PL/Lua, PL/Perl, plPHP, PL/Python, PL/Ruby, PL/sh, PL/Tcl, PL/Scheme, PL/Java, PL/R Οι προγραμματιστικές γλώσσες C και C++.

Η PostgreSQL ακόμα και χωρίς κάποια επέκταση υποστηρίζει κάποιες βασικές χωρικές λειτουργίες όπως ειδικούς τύπους δεδομένων για την αποθήκευση απλών γεωμετρικών οντοτήτων και μηχανισμούς δεικτοδότησης χωρικών δεδομένων όπως τετραδικά και R-δένδρα. Η δεικτοδότηση με R-δένδρα είναι μία από τις πιο αποτελεσματικές μεθόδους δεικτοδότησης σε χωρικά δεδομένα. Επιπλέον υποστηρίζεται περιορισμένος αριθμός γεωμετρικών τελεστών και συναρτήσεων για την διατύπωση χωρικών ή συνδυασμένων ερωτημάτων. Στους περιορισμούς που αντιμετωπίζει στον χειρισμό χωρικών δεδομένων θα πρέπει να συγκαταλεχθεί το ότι επιτρέπει μόνο δισδιάστατες γεωμετρικές οντότητες χωρίς δυνατότητα προσδιορισμού συστήματος αναφοράς.

Η PostgreSQL υποστηρίζει τη συνεργασία με πληθώρα επιπρόσθετων σπονδύλων λογισμικού (add-ons) κάθε ένα από τα οποία επιτρέπει την εκτέλεση συγκεκριμένων και εξειδικευμένων λειτουργιών. Το ποιο ευρύτερα διαδεδομένο από αυτά τα λογισμικά είναι η επέκταση γεωγραφικών λειτουργιών PostGIS.

Η PostGIS είναι επίσης λογισμικό ανοικτού κώδικα και ακολουθεί το πρότυπο OGC για τον ορισμό γεωγραφικών στοιχείων σε περιβάλλον SQL. Συγκεκριμένα η PostGIS υποστηρίζει: Τους ακόλουθους τύπους στοιχείων: Σημεία (points) Γραμμές (linestrings) Πολύγωνα (polygons) Πολυσημεία (multipoints) Πολυγραμμές (multilinestrings) Πολύ-πολύγωνα (multipolygons) Συλλογές Γεωμετρικών στοιχείων (Geometrycollections) Χωρικά κατηγορήματα (spatial predicates) δηλαδή συνθήκες για τον προσδιορισμό των αλληλεπιδράσεων ανάμεσα σε γεωμετρικά στοιχεία με χρήση του 3×3 πίνακα Egenhofer Χωρικούς τελεστές όπως area, distance, length, perimeter, χωρικές λειτουργίες union, difference, symmetric difference και buffers Χωρικούς δείκτες R-δένδρα και γενικευμένα δένδρα αναζήτησης (GIST). Η αρχιτεκτονική της PostGIS στοχεύει στην ελαχιστοποίηση απαιτούμενων πόρων υπολογιστικής ισχύος και μνήμης. Η χρήση γεωμετρικών στοιχείων με χαμηλές απαιτήσεις φυσικής μνήμης επιτρέπει την διατήρηση μεγάλου όγκου δεδομένων από την φυσική μνήμη στην υπολογιστική μνήμη (RAM) με αποτέλεσμα την ταχύτερη εκτέλεση των ερωτημάτων.

To QuantumGIS (συχνά γίνεται αναφορά σε αυτό ως QGIS) είναι ένα ελεύθερο και ανοιχτού κώδικα ΣΓΠ γραφείου που προσφέρει δυνατότητες οπτικοποίησης, τροποποίησης και ανάλυσης χωρικών δεδομένων. Η ανάπτυξη του λογισμικού ξεκίνησε από τον Gary Sherman το 2002 και σύντομα γύρω από αυτό αναπτύχθηκε το Open Source Geospatial Foundation. Το πρόγραμμα συντηρείται από μία ενεργή κοινότητα χρηστών και προγραμματιστών που σε τακτά διαστήματα κυκλοφορούν νέες εκδόσεις επεκτείνοντας τις δυνατότητες των παλιών και διορθώνοντας σφάλματα. Το QuantumGIS έχει γραφτεί σε C++ και η γραφική διεπαφή χρησιμοποιεί την βιβλιοθήκη Qt. Πολλά από τα πρόσθετα που χρησιμοποιούνται έχουν γραφτεί επίσης σε C++ ή Python. Έχει μεταφραστεί σε 14 γλώσσες και χρησιμοποιείται ευρύτατα τόσο από ερευνητικούς/ακαδημαϊκούς φορείς όσο και στον επιχειρηματικό χώρο. Το QuantumGIS είναι συμβατό με λειτουργικά συστήματα Linux, Unix, Windows και Macintosh. Ακόμα το συγκεκριμένο ΣΓΠ γραφείου μπορεί να χρησιμοποιηθεί σαν περιβάλλον γραφικής διεπαφής τόσο για χωρικές βάσεις δεδομένων όπως η PostGIS όσο και για λιγότερο εύχρηστα ΣΓΠ όπως το GRASS. Επιπλέον έχει μικρότερες απαιτήσεις υπολογιστικής δύναμης σε σχέση με τα περισσότερα εμπορικά ΣΓΠ. Έτσι μπορεί να χρησιμοποιηθεί εύκολα ταυτόχρονα με άλλες εφαρμογές ή σε μονάδες με περιορισμένους πόρους. Οι πρώτη έκδοση του προγράμματος που κυκλοφόρησε τον Ιούλιο του 2002 ανέπτυσσε κυρίως λειτουργίες απεικόνισης και εισαγωγής δεδομένων στην χωρική βάση δεδομένων PostgreSQL/PostGIS. Σταδιακά ενσωματώθηκαν λειτουργίες υποστήριξης αρχείων shapefiles όσο και άλλων διανυσματικών format. Στην σημερινή του μορφή το πρόγραμμα προσφέρει αυξημένες δυνατότητες οπτικοποίησης, διαχειρίζεται raster αρχεία, μπορεί να εκτελεί λειτουργίες ανάλυσης (λ.χ buffer) ενώ διακρίνεται για την αξιοπιστία και σταθερότητά του. Είναι συμβατό με τους περισσότερους εμπορικούς τύπους αρχείων, την διαδικτυακή εφαρμογή χωρικών δεδομένων MapServer καθώς και τα πρότυπα WMS και WFS του Open Geospatial Consortium. Σαν λογισμικό ανοιχτού κώδικα μπορεί να τροποποιηθεί έτσι ώστε να εκτελεί διαφορετικές ή εξειδικευμένες λειτουργίες.